- •Введение
- •Глава 1. Общие сведения. Основы проектирования
- •1.1. Краткие сведения о подземных водах
- •Классификация подземных вод по общим признакам
- •Классификация бассейнов и месторождений подземных вод и водоносных горизонтов по их размеру и водности
- •Классификация водоносных горизонтов и месторождений подземных вод по фильтрационным параметрам
- •Классификация подземных вод по характеру водообмена
- •Классификация подземных вод по режимным характеристикам
- •Классификация подземных вод
- •1.2. Основные понятия о водозаборных скважинах
- •1.3. Основные термины, определения и обозначения [18,24]
- •Условные обозначения и единицы измерения
- •1.4. Выбор местоположения скважинного водозабора
- •1.5. Порядок проектирования водозаборных скважин
- •1.6. Исходные данные для проектирования
- •Общие данные для проектирования
- •Показатели качества воды и характеристики водоносного песка 1 водоносного горизонта
- •Показатели качества воды и характеристики водоносного песка 2 водоносного горизонта
- •Показатели качества воды и характеристики водоносного песка 3 водоносного горизонта
- •Глава 2. Проектирование скважинного водозабора
- •2.1. Построение проектного геолого-технического разреза
- •2.2. Выбор водоносного пласта
- •2.3. Определение количества скважин
- •2.4. Расположение скважин
- •Расстояние от скважины до магистральных газо- нефтепровод
- •Расстояние от скважины до автомобильных дорог
- •Расстояние от скважины до линий электропередач
- •2.5. Гидравлический расчет одиночной скважины
- •2.6. Расчет группы взаимодействующих скважин
- •Ориентировочное значение коэффициента фильтрации и водоотдачи
- •Значение коэффициента взаимодействия от принятого расстояния между скважинами в зависимости от r
- •2.7. Схемы конструкций скважин
- •2.8. Выбор насосного агрегата
- •2.9. Выбор конструкции водоприемной части скважины [12]
- •Рекомендации по выбору конструкции водоприемной части скважины
- •2.10. Проектирование водоприемной части бесфильтровой скважины [27,12]
- •2.11. Конструкции фильтров водозаборных скважин [21]
- •2.12. Расчет фильтров водозаборных скважин
- •2.13. Разработка конструкции скважины ударно-канатного бурения
- •2.14. Разработка конструкции скважины роторного бурения
- •Глава 3. Организация и производство работ при строительстве водозаборных скважин
- •3.1. Основные характеристики горных пород.[26]
- •3.2. Условия применения различных способов бурения [19]
- •3.3. Технико-экономическое обоснование выбора способа бурения
- •Определение стоимости бурения скважины ударно-канатным способом с закреплением обсадными трубами
- •3.4. Технология ударно-канатного бурения
- •Долота для ударно-канатного бурения
- •Желонки для ударно-канатного бурения
- •Станки для ударно-канатного бурения
- •3.5. Технология роторного бурения
- •Характеристики долот роторного бурения
- •Станки для роторного бурения
- •3.6. Промывка скважин
- •Рекомендации по выбору скорости восходящего потока промывочной жидкости
- •Марки буровыхнасосов и соответствующие им величины производительности и давления
- •Основные характеристики буровых насосов
- •3.7. Цементирование затрубного пространства скважин
- •3.8. Герметизация водоприемной части скважины
- •3.9. Наблюдения в процессе бурения
- •3.10. Опробование водоносных пластов. Применение эрлифтов
- •Ориентировочная продолжительность опытных откачек на максимальное понижение уровня воды
- •3.11. Дезинфекция скважин
- •Глава 4. Зоны санитарной охраны водозаборных скважин
- •4.1.Назначение зон санитарной охраны [8,9,11]
- •4.2. Устройство зон санитарной охраны [19]
- •Рекомендации по выбору расчетного времени
- •4.3 Режимы зон санитарной охраны [28]
- •4.4 Расчеты зон санитарной охраны. [19,14]
- •Глава 5. Эксплуатация водозаборных скважин
- •5.1. Приемка скважин в эксплуатацию [15,30]
- •5.2. Техническое обслуживание водозаборных скважин [31,32]
- •5.3. Наблюдения за состоянием подземных вод [37]
- •5.4. Техническое обслуживание погружных электронасосов [26]
- •Основные неисправности в работе погружных насосов и способы их устранения
- •5.5. Ремонт скважин
- •Необходимое количество исходной соляной кислоты и воды для приготовления рабочего раствора
- •Необходимое количество раствора соляной кислоты для обработки 1 пог.М длины фильтра в зависимости от его диаметра
- •5.6. Восстановление дебита скважин [14,35,36,39]
- •Реагенты для обработки скважин
- •5.7. Автоматическое управление работой скважины [29,34,37]
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Глава 1. Общие сведения. Основы проектирования
- •Глава 2. Проектирование скважинного водозабора………...31
- •Глава 3. Организация и производство работ при строительстве водозаборных скважин…………………………..77
- •Глава 4. Зоны санитарной охраны водозаборных
- •Глава 5. Эксплуатация водозаборных скважин…………….123
Значение коэффициента взаимодействия от принятого расстояния между скважинами в зависимости от r
Расстояние между скважинами , м |
2R |
R |
0,5R |
0,2R |
0,02R |
0,002R |
|
1 |
0.97 |
0.9 |
0.81 |
0.64 |
0.53 |
3. Задаются расстояниями между скважинами в зависимости от характеристики и мощности водоносного пласта.
Таблица 24
Рекомендуемые расстояния между скважинами, м
Породы
|
Мощность водоносного пласта |
||
6 |
10…15 |
>15 |
|
Пылеватый песок, супесь Пески средне- и крупнозернистые Галечники |
50…60 40…50 20…40 |
40…50 30…40 15…30 |
30…40 20…30 10…20 |
4. Определяют число рабочих скважин из условия, что требуемый расход Q обеспечивается группой n взаимодействующих скважин, то есть , откуда
, (25)
где Q – суммарный дебит группы взаимодействующих скважин, м3/сут; принимают обычно равным требуемому максимальному расходу потребителей.
Число рабочих скважин n округляют до целого nраб.
5. Уточняют фактический дебит (м3/сут) взаимодействующей скважины, исходя из принятого числа рабочих скважин и требуемого расхода,
(26)
6. Определяют понижение уровня (м):
в каждой скважине
(27)
Суммарное (наибольшее) понижение
, (28)
где - радиус скважины №1, м; , и т.д. – расстояние от скважины №1 до последующих скважин, м.
На основании полученных результатов строят профильпо водозабору группы взаимодействующих скважин (рис 11)
Рис. 11. Профиль по водозабору группы взаимодействующих скважин:
№ 1…5 – номера скважин (размеры в м)
В расчетах принимают допущение,что во всех скважинах мощность водоносного пласта и коэффициенты фильтрации равны,а поэтому и дебиты равны.
7. Сравнивают полученное расчетом максимальное понижение Smax с допускаемым понижением Sдоп. Если Smax> Sдоп, то расчет повторяют, увеличив расстояние между скважинами.
Для определения Sдоп, зависящего от конструкции скважины, места положения фильтра, глубины установки насоса, мощности пласта и величины слоя воды, предложено несколько формул.
для напорных пластов:
, (29)
где - максимальная глубина погружения нижней кромки насоса под динамический уровень в скважине, м; - потери напора в скважине на входе через фильтр, м;
для безнапорных пластов:
(30)
Ориентировочно принимают:
для напорных пластов Sдоп 0,75H;
для безнапорных пластов Sдоп 0,5H.
8. Определяют положение динамического уровня в скважине
, (31)
где - отметка динамического уровня, м; - отметка статического уровня, м; Sпр – принятое значение понижения уровня, м. [38]
2.7. Схемы конструкций скважин
Конструкция водозаборной скважины зависит от способа бурения и мощности напластований пород, эксплуатационным водозаборным горизонтом, химического состава воды в них, мощности и состава водоносных пород водоносного горизонта, защищенности его от загрязнений с дневной поверхности, водоотдачи пласта и качества воды. В некоторых случаях на конструкцию скважины может влиять и выбранный тип водоподъемного оборудования, так как от его габаритов зависит диаметр эксплуатационной колонны, а следовательно и диаметр скважины.
Основные требования, предъявляемые к конструкции скважины, - долговечность и защищенность эксплуатационного водоносного горизонта от проникновения загрязнений с поверхности земли и притока воды из выше лежащих водоносных горизонтов.
Конструкция скважин на воду определяется гидрогеологическими условиями, необходимым дебитом, способом и целью бурения (гидрогеологическое, разведочное, разведочно-эксплуатационное и др.).
При бурении скважин на воду для разобщения пластов и предохранен, стенок от обрушения нужно крепить ствол обсадными трубами. Первая короткая обсадная труба длиной 4-6 м, называемая направлением, служит для предохранения устья скважины от размыва и обрушения. Вторая колонна-кондуктор - предназначена для перекрытия слабых, неустойчивых верхних пород для изоляции от возможных перетоков верхних непригодных вод.
При значительной глубине скважины и достаточно сложном геологическом разрезе, включающем неустойчивые породы, используют технические колонны.
Последняя колонна (эксплуатационная) служит для подъема воды на поверхность.
В зависимости от гидрогеологических условии при необходимости опускают фильтровые колонны («впотай» или на эксплуатационной колонне).
Схемы конструкций скважин, рекомендуемые при бурении на воду ударно-канатным и роторным способами, приведены на рисунках 12 и 13.
При ударно-канатном способе скважина крепится одной колонной труб (рис. 12, а); такую конструкцию следует применять в случае залегания с поверхности устойчивых (скальных) пород при отсутствии верховодки.
При сооружении скважин в аллювиальных отложениях, содержащих грунтовые воды, скважину крепят двумя колоннами труб: кондуктором и эксплуатационной-фильтровой колонной, выведенной до поверхности земли (рис. 12, б). Конструкцию скважины, показанную на рисунке 12, в, следует применять при необходимости перекрытия кондуктором первого от поверхности неэксплуатируемого водоносного горизонта.
Конструкция скважины, приведенная на рисунке 12, г, отличается от предыдущей (рис. 12, в) наличием технической колонны, перекрывающей второй от поверхности (не предназначенный для эксплуатации) водоносный горизонт. При значительных глубинах скважин, учитывая сравнительно небольшие выходы колонн обсадных труб, можно применять несколько технических колонн.
Конструкцию скважины, показанную на рисунке 12, д, используют в случае установки фильтра в зоне водоносного горизонта, представленного неустойчивыми породами.
При необходимости устройства фильтра с гравийной обсыпкой следует применять конструкцию скважины, показанную на рисунке 12, е.
При роторном способе скважину крепят двумя колоннами труб - кондуктором и эксплуатационной колонной (рис. 13, а). Для установки в скважину водоподъемного устройства, по своим габаритам превышающего внутренний диаметр эксплуатационной колонны, следует применять конструкцию скважины, показанную на рисунке 13, 6, отличающуюся от предыдущей конструкции тем, что эксплуатационная колонна устанавливается «впотай» на сальнике с подбашмачной цементацией.
Для надежной изоляции верхней части скважины и уменьшения диаметра эксплуатационной колонны в целях экономии обсадных труб и сокращения времени на проходку скважины следует применять конструкцию, показанную на рисунке 13, в. Конструкция с двумя колоннами и фильтром, установленным в зоне водоносного горизонта, приведена на рисунке 13, г. Эксплуатационная колонна выше башмака технической колонны имеет муфту с левой резьбой, что позволяет отвертывать верхнюю часть колонны при необходимости установки насоса большего диаметра. Схема скважины с одноколонной конструкцией и фильтром на сальнике, установленным «впотай», показана на рисунке 13., д. Учитывая простоту исполнения и экономичность, эту конструкцию следует применять по возможности чаще там, там, где это допускают гидрогеологические условия.
Рис. 12. Схема конструкции скважины при ударно-канатном бурении:
1-затрубноецементирование; 2-эксплуатационная колонна; 3-кондуктор;4-межтрубое цементирование; 5-фильтр; 6-отстойник; 7-техническая колонна; 8-сальник; 9-гравийная обсыпка.
Рис. 13. Схемы конструкций скважин при роторном бурении:
1-кондуктор; 2-затрубное цементирование; 3- эксплуатационная колонна; 4- сальник; 5-подбашмачное цементирование;6-преходник; 7-муфта с левой резьбой; 8-техническая колонна; 9-фильтровая колонна (фильтр); 10-манжета для цементирования.
Рис. 14. Примерная конструкция скважины большого диаметра с искусственным гравийным фильтром:
1-чистый гравий;
2-суглинок легкий;
3-суглинок тяжелый;
4-песок тонкозернистый глинистый с редким включением гравия;
5-галечник мелкий с песком и гравием;
6-глина;
7-отстойник.
Конструкция скважины, показанная на рисунке 13 е, отличается от предыдущей наличием фильтра, установленного непосредственно на эксплуатационной колонне и специальном манжете для цементирования над зоной водоносного горизонта. Эту конструкцию применяют реже из-за сложности манжетного цементирования, а также невозможности замены фильтра в случае его выхода из строя.[23]
Следует отметить, что при роторном бурении кондуктор можно опускать на глубину 100-200 м, а при ударном бурении-50 м.